Moment magnétique de spin

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En physique, le moment magnétique de spin représente le moment magnétique associé au moment cinétique de spin (spin) d'une particule.

Définition - Magnéton de Bohr[modifier | modifier le code]

Pour l'électron, possédant un spin et un facteur de Landé , on obtient le « quantum magnétique  » suivant, appelé magnéton de Bohr :

Définition - Magnéton nucléaire[modifier | modifier le code]

Le magnéton nucléaire est le magnéton de Bohr mais avec la masse du proton à la place de celle de l'électron et :

Définition - Facteur de Landé[modifier | modifier le code]

On associe à une particule de charge , de masse , et de spin donné un moment magnétique de spin :



est un nombre pur, appelé facteur de Landé (1921). Ce nombre varie selon la nature de la particule : on a approximativement pour l'électron, pour le proton, et pour le neutron[1]. Le facteur de Landé du magnéton nucléaire est égal à 2. Cela veut dire que le moment magnétique du proton est :

.

Celui du neutron est :

.


On remarquera que le moment magnétique de spin de l'électron est à peu de choses près égal au magnéton de Bohr car (cf ci-dessous) et avec, comme spin de l'électron :

.

Moment magnétique anomal de l'électron[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Moment magnétique anomal.

L'équation de Dirac prédit pour l'électron un facteur de Landé exactement égal à : . Or, la valeur expérimentale admise en 2005 vaut :

Il existe donc un écart, décelé pour la première fois en 1947 dans la structure hyperfine de l'hydrogène et du deutérium : on parle alors de moment magnétique anomal de l'électron. La théorie quantique des champs du modèle standard rend compte avec une très grande précision de cette anomalie.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Sin-Itiro Tomonaga, The story of spin, The university of Chicago press (1997), (ISBN 0-226-80794-0) Traduction anglaise d'un ouvrage paru en japonais en 1974.
  • Marc Knecht, « The anomalous magnetic moments of the electron and the muon », séminaire Poincaré (Paris, 12 octobre 2002), publié dans : Bertrand Duplantier et Vincent Rivasseau (éds.), Poincaré Seminar 2002, Progress in Mathematical Physics 30, Birkhäuser (2003), (ISBN 3-7643-0579-7) Texte complet disponible au format PostScript.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Bien que le neutron ait une charge , il possède un spin . On lui attribue ici un facteur de Landé correspondant au moment magnétique de spin calculé pour la valeur , afin de le comparer à ceux de l'électron et du proton.